Уравнение Дрейка – математическая формула вероятности обнаружить во Вселенной жизнь или продвинутую цивилизацию
В 1961 году известный астроном Фрэнк Дрейк предложил формулу, ставшую известной, как "уравнение Дрейка". Оно использует несколько множителей и пытается оценить количество внеземных разумных цивилизаций, существующих в нашей Галактике в любой момент [точнее, числа внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт / прим. перев.]. Со времени её появления было запущено несколько проектов, пытающихся найти свидетельства существования внеземных цивилизаций, известных под общим названием «поиск внеземного разума» (search for extra-terrestial intelligence, SETI).
Самой известной организацией является институт SETI, который несколько последних десятилетий занимался прочёсыванием космоса в поисках радиоволн с сообщениями внеземных цивилизаций. Но, согласно новому исследованию, пытающемуся уточнить уравнение Дрейка, проведённому международной командой астрономов, если даже мы и обнаружим внеземные сигналы, то отправившая их цивилизация к тому времени давно уже будет мертва.
Исследование "Площадь покрытия расширяющимися внеземными сигналами в Галактике: SETI и уравнение Дрейка" недавно стало доступным в онлайне. Исследование вёл Клаудио Гримальди из института EPF-Lausanne, совместно с Джоффри Марси (эмерит-профессором) и Натаниэлем Теллисом (астрономом) из Калифорнийского университета в Беркли, а также самим Фрэнсисом Дрейком, который сейчас является эмерит-профессором в институте SETI и Калифорнийском университете в Санта-Круз.
Фрэнк Дрейк пишет своё знаменитое уравнение на доске
Напомним, что уравнение Дрейка постулирует, что количество цивилизаций в нашей Галактике можно подсчитать, перемножив среднее количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике R, долю солнцеподобных звёзд, обладающих планетами fp, среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации ne, вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями fl, вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь fi, отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь fc, время, в течение которого цивилизация существует, способна и хочет вступить в контакт L.
Всё это записывается, как N = R × fp × ne × fl × fi × fc × L. Команда начала исследования, сделав предположения по поводу двух ключевых параметров уравнения. Они предположили, что цивилизации появляются в Галактике (N) с постоянной скоростью, и что они не будут испускать электромагнитные волны (радиосигналы) вечно, но будут испытывать некое ограничение по времени (L).
Как пояснил нам доктор Гримальди:
Мы предполагаем, что гипотетическая цивилизация, передающая сигналы (излучатели), передаёт изотропные электромагнитные сигналы в течение определённого времени L, и что скорость зарождения этих излучений постоянна. Каждый процесс излучения порождает сферическую оболочку толщины cL (где c – скорость света), заполненную электромагнитными волнами. Внешний радиус сферической оболочки растёт со скоростью света.
Панорама Млечного пути на 360°, составленная из фотографий ESO.
Проще говоря, они предположили, что технологические развитые цивилизации рождаются и умирают в нашей Галактике с постоянной скоростью. Однако они не посылают сигналы с бесконечной скоростью – их передачи будут перемещаться со скоростью света, и их можно будет обнаружить лишь в определённых участках пространства. Затем команда разработала модель галактики, чтобы определить, будет ли шанс у человечества обнаружить такие сигналы.
Модель предполагала, что инопланетные сигналы имеют форму кольца, постепенно проходящего через нашу галактику. Как пояснил Гримальди:
Галактику мы моделировали в виде диска. Излучатели появляются в случайных частях диска. Каждая сферическая оболочка пересекается с диском по кольцу. Вероятность того, что кольцо пересечёт любую точку диска (например, Землю) равна отношению площади кольца и площади диска. Общая площадь кольца на галактическом диске даёт среднее число электромагнитных сигналов (N), пересекающих любую выбранную точку (например, Землю). Это среднее число и есть ключевое значение, поскольку SETI сможет обнаружить сигналы, только если они будут проходить Землю во время их измерений.
Как они определили из своих расчётов, из этой модели можно выделить два случая, различающиеся тем, будут ли оболочку излучения (1) тоньше размера Млечного Пути или (2) толще. Это соответствует времени жизни технологически продвинутых цивилизаций (L), которое может быть больше, или меньше того времени, которое требуется свету на то, чтобы пересечь Млечный путь (порядка 100 000 лет). Как пояснил Гримальди:
Среднее количество (N) сигналов, проходящих мимо Земли, зависит от длительности сигнала (L) и скорости зарождения. N получается равной L, помноженной на скорость рождения, что совпадает с N из уравнения Дрейка (средним количеством цивилизаций, испускающим сигналы в данный момент). Результат естественным образом получается из нашего предположения о том, что скорость зарождения сигналов постоянна.
В первом случае толщина стенки каждой оболочки будет меньше размера нашей Галактики, и заполнит только часть её объёма (что понизит вероятность её обнаружения при помощи SETI). Однако, если обнаруживаемые цивилизации будут зарождаться достаточно быстро, эти оболочки смогут заполнить нашу Галактику и даже перекрывать друг друга. Во втором случае каждая оболочка будет толще нашей Галактики, что повысит вероятность обнаружения при помощи SETI.
Исходя из всего этого, команда также подсчитала, что среднее количество инопланетных сигналов, пересекающих позицию Земли в любой момент, будет равно количеству цивилизаций, передающих в данный момент сигналы. К несчастью, они также определили, что цивилизации, сигналы которых мы получим, к тому времени уже вымрут. Поэтому, по сути, услышанные нами цивилизации будут не теми, что ещё передают сигналы в данный момент.
Как пояснил Гримальди, это поднимает интересные вопросы в связи с исследованиями SETI:
Вместо того, чтобы рассматривать N Дрейка как произведение вероятностей развития цивилизации, передающей сигналы, наши результаты говорят о том, что N можно измерить напрямую (хотя бы, в принципе), поскольку она совпадает со средним количеством сигналов, пересекающих позицию Земли.
Это может разочаровать людей, надеющихся найти свидетельства существования внеземных цивилизаций в течение их жизни. С одной стороны (в зависимости от количества существующих в Галактике цивилизаций) у нас могут возникнуть проблемы с приёмом внеземных передач. С другой стороны, если мы и примем такую передачу, может статься, что она придёт от уже давно исчезнувшей цивилизации.
Радиотелескопы проекта SETI из массива Allen Telescope Array (ATA)
Это также означает, что если какая-то цивилизация сможет получить наши радиосигналы, нас уже не будет в живых, чтобы встретиться с ними. Однако это не исключает возможность, что мы найдём свидетельства существования разумной жизни в нашей Галактике в прошлом. Человечество в течение своей жизни может даже обнаружить свидетельства существования нескольких инопланетных разумных цивилизаций. Кроме того, все эти рассуждения не отвергают вероятности обнаружения существующей цивилизации.
Автор: Вячеслав Голованов
